织物洗脱含水率如何科学计算,你真的了解吗?

发表时间:2021-02-26 15:40

含水率,一直是洗涤设备制造商和广大洗涤从业者都十分看重的指标。它既是衡量洗涤设备脱水性能的一个技术性指标,也是会影响到织物后续烘干效率和能耗的经济性指标。


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行业标准中关于含水率的计算

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1、标准QB/T 2323-2017 《工业洗衣机》给出的含水率计算式为:

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1612326089(1).png: 脱水后试验织物的质量

1612326999(1).png:在试验条件下,烘干后的试验织物的质量


2、标准QB/T 5125-2017《隧道式洗涤机组》给出的含水率计算式为:

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1612326376(1).png: 压干或离心脱水后试验物料的质量

1612326376.png:在试验条件下,烘干后的试验物料的质量


3、标准QB/T 2330-2017《工业烘干机》给出的含水率计算为:

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1612326376.png: 经烘干后的织物质量

1612326999(1).png:完全干燥织物质量


上述三个标准给出的含水率计算式,虽然所用的字母不完全相同,可它们对含水率的解释和计算方法却是一致的。通俗地总结,就是用洗脱后的织物重量与完全干燥时的织物重量之差,除以完全干燥织物的重量,所得数据再乘以百分之百。


4、标准QB/T 2326-2004《四氯乙烯干洗机》则提出了“脱剂率”这一术语和定义,并给出了脱剂率计算式:

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图片:干衣物质量

图片:经脱剂后的衣物质量


从标准QB/T 2326-2004《四氯乙烯干洗机》对“脱剂率”的定义和计算式来看,与前面三个标准所指的含水率是一样的意思。因此,这里所讲的“脱剂率”,其实表述为“含剂率”才恰当。


5、而标准QB/T 2639-2017《石油干洗机》,或许是顾及到了对QB/T 2326-2004《四氯乙烯干洗机》里“脱剂率”这一术语的异议,给出了演变后的“脱剂率”计算式:

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图片:干衣物质量

图片:经脱剂后的衣物质量


但是,细想想,这个计算式是有疑问的。1减去“含剂率”就等于“脱剂率”吗?我们认为:这个计算式仅仅在“脱剂前干织物中含有等质量的溶剂”的条件下才能成立。


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影响含水率的主要因素

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影响最终含水率的因素是多方面的,主要有以下四点:


织物材料

织物的吸水性能对脱水后的织物含水率影响很大。吸水性是指液态水在织物纤维表面扩散,被纤维中的孔隙空腔及纤维间形成的毛细管所吸收并保持。织物纤维的吸水性与纤维的化学结构、物理结构有关,所以不同的织物具有不同的吸水性。织物纤维本身是多孔物质,这是第一重孔;纤维纺成纱线,纤维间有空隙,形成了第二重孔结构;纱线织成织物,纱线之间的空隙形成了第三重孔隙结构。尽管棉布和牛仔布料都是棉纤维,但由于纺织工艺的差别,牛仔布料的第二重孔与第三重孔间隙小,导致棉布的含水率高于牛仔布料。


织物的吸水性也会影响洗涤设备的耗水量。洗涤吸水性强的织物时,耗水量也会多一些。


另外,织物的吸水性还影响到洗涤机械力。吸水性好的织物可吸收自身重量几倍的洗涤液,在笼内翻滚抛落时产生很大的冲击力;而吸水性弱的织物吸收的洗涤液少,翻滚抛落时产生的冲击力就小,从而影响洗涤效果。


脱水时间

随着脱水时间延续,织物的含水率先显著下降,大约3分钟后呈缓慢下降。

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这是因为洗衣机先脱出了织物中的自由水。随后,织物中的自由水含量逐步减小,需要进一步脱离的是结合水。


自由水以游离形式存在于织物中,可以自由流动,是良好的洗涤溶剂,传输洗涤化料和污渍;而结合水是与织物纤维分子键合的水分子,它们靠氢键或分子键力结合在织物纤维分子上。结合水的量与织物纤维的分子结构、化学组成密切相关。


设备脱水力

脱水性能是洗涤设备的一个主要性能。评价设备脱水性能的一个重要指标是G因子,即织物在转笼内壁上所受到的离心加速度与重力加速度的比值。G值越大,设备脱水时的离心力也就越大,克服结合水结合力的能力越强,脱水性能也就越好。


这是标准QB/T 2323-2017 《工业洗衣机》给出的G因子计算式:

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─ n:每分钟转速,r/min

─ d:转笼直径,cm


洗脱机的脱水过程是利用离心力的作用将织物中的自由水和结合水甩出去,当离心力大于织物与水的结合力时,结合水才能被甩出。如果脱水离心力不能克服结合力,则结合水是难以被脱出的。


G值对脱水效果的影响明显大于脱水时间。正是由于随着G值增加,织物中的水分受到的离心力变大,水分因此而产生脱离中心位置的趋势越显著。

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随着G值的提高,织物含水率下降,以300G左右为临界点,G值大于300时,对含水率的影响趋于平缓。


当然,G值越大,对织物的破损带来的影响也越大。并不是所有织物的强度都能适应很高G值的,这是一个需要使用者特别注意的问题。


转笼几何尺寸

转笼几何尺寸对笼内各点织物含水率的分布均匀性有较大影响,如果同一车脱水的织物各处含水率变化较大,那么对后续烘干效率和能耗也将产生影响,这一点不太被设备使用者注意到。


我们所说的设备G值,其实是一个最大值,位置是在转笼围板内壁表面上。实际脱水时,织物堆积分布成一定厚度,必然有很多织物不是贴着围板内壁表面,而是距转笼轴心近一些。这些织物所受收到的脱水离心力相对就弱一些,G值必然小一些,其含水率也就会相对高一些。


容积载荷比大的转笼,含水率分布均匀性相对也好。笼内织物的含水率差异小、比较一致,这对于后续提高烘干工序的效率、节约能耗无疑是有帮助的。


小结

通过以上分析我们可以看到,含水率的计算公式虽然是确定的,但由于受到织物、脱水时间、脱水力以及转笼几何尺寸等多种因素的影响,含水率并非绝对的单一数值。举例来说,依据行业标准中的含水率计算公式,如果某批次毛巾的洗脱含水率为65%,每公斤布草消耗蒸汽1.65公斤;其他条件一致,此批次毛巾的含水率为55%时,则每公斤布草消耗蒸汽为1.43;二者含水率差别对于后续流程中的烘干、烫平、干衣龙等的能源消耗将产生巨大的影响。


因此,广大使用者在进行含水率数据的比较时,一定要严格统一比较的前提,前提不一致的比较是没有实际意义的。